第四章 IS-95移动通信系统分解
IS-95知识点
IS-95一、填空题1、与GSM最大的不同在于，IS-95标准采用了码分多址(CDMA)技术，这是IS-95的核心特征2、伴随IS-95而来的不仅仅是CDMA，还有RAKE接收、多址干扰、闭环控制、软容量、软切换等新概念3、IS-95的主要工作频段是800MHz频段，具体指824~~849MHz和869~894MHz这样一对频带。
4、在IS-95中，基站到移动台的链路称为前向链路，移动台到基站的链路称为反向链路5、IS-95的前向链路和反向链路的两个频带被划分为许多1.25MHz宽的子频带，子频带成对使用，两者的间隔为45MHz6、实现CDMA的基础是扩频通信，产生扩频波形最常用的方法是把二进制扩频码变成双极性的PAM信号7、IS-95使用的扩频码包括正交Walsh码和伪随机码8、基于Walsh码的CDMA必须要求各个扩频波形时间对齐，这样的CDMA也称为同步CDMA9、对于实现严格同步有困难的场合，可以考虑采用准正交设计10、伪随机码也称PN码，IS-95中使用的PN码有长PN码和短PN码两种11、IS-95中短PN码是周期为215的m序列，长码的周期为24212、同一PN序列的不同循环移位称为序列的不同相位或不同偏置13、IS-95中所有基站使用同一PN序列的不同移位14、在IS-95前向链路中，长码用来对数据进行加扰，也用来使功率控制比特的位置随机化15、在IS-95反向链路中，长码用来进行扩频，以抑制不同用户发往基站的信号之间的干扰16、可以容忍不同用户的信号达到接收机的时间不同步的CDMA方式称为异步CDMA17、IS-95的前向链路采用正交码分复用，采用64进制Walsh码中的64个Walsh码字同时发送64路数据，每一路称为一个码道，或者称为一个信道18、IS-95前向信道可分为1个导频信道、7个寻呼信道、55个业务信道19、为了避免相邻小区之间的干扰，IS-95在正交Walsh码的基础上又进一步采用了短PN 码扰码，使相邻小区之间的信号也能靠码分的方式来区分20、IS-95反向链路和前向链路一样，也是靠短PN码区分不同小区，但同一小区内的不同用户不是由不同的Walsh码扩频构成正交CDMA，而是采用Walsh调制和长码扩频构成异步直接序列扩频21、IS-95的反向信道只有接入信道和业务信道两种22、IS-95反向链路的调制和前向链路调制差别是采用OQPSK以降低发射信号的包络起伏，从而能提高移动台功率放大器的功率效率，降低功率放大器的成本23、IS-95反向链路的64进制正交Walsh调制中，输入为6个比特，输出是一个Walsh码字的64个比特24、在IS-95的信道编码中，当一个码字中各个比特经历的衰落有相关性时，信道中的差错会呈现出突发差错的特点，为此需要采用信道交织器打散衰落25、一般来说，语音编码的数据速率越高，语音信号的质量就越好，但速率越高时，所需的无线的信道带宽也越宽26、由于异步CDMA的容量受用户之间的干扰制约，所以一般也称DS-CDMA系统是干扰受限的系统27、在IS-95中，功率控制指令的速率是800b/s，Δ是功率控制步长，典型值是1dB二、名词解释1、准正交设计不要求扩频码之间的严格正交的，但要求它们在有相对延迟的情况下能够做到相关系数较小2、扰码将用户数据与同速率PN码相加(如果是实数表达，就是相乘)，叫扰码，这扰码方式也称外扰3、RAKE接收技术接收机可以分别对多径信号的各条路径进行接收，然后再将各径上的接收信号合并到一起，这就是RAKE接收技术4、多址干扰蜂窝小区中不同用户之间的干扰称为多址干扰5、扩频增益扩频系统对干扰的抑制能力称为扩频增益或处理增益6、比特信噪比(E b/N0)也称为归一化信噪比，是平均每比特接收信号能量Eb与噪声单边功率谱密度N0的比值7、信噪比(SNR)信号功率和噪声功率的比值8、单比特闭环功率控制基站实时监测每个移动台上行的E b/N0，如果发现实测的E b/N0比目标E b/N0偏高，就发送一个单比特的指令要求移动台将发射功率降低Δ分贝，反之提升Δ分贝。
IS-95 CDMA移动通信系统
IS-95 CDMA移动通信系统本文档旨在介绍IS-95 CDMA移动通信系统的相关知识。
IS-95是一种数字化移动通信技术，采用码分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）进行信号传输。
本文将从以下几个章节分别详细介绍IS-95 CDMA移动通信系统的结构、功能和关键技术。
1、引言1.1 问题描述1.2 目标2、概述2.1 IS-95系统的历史2.2 IS-95系统的目标和特点3、系统结构3.1 系统架构3.2 系统组成部分3.2.1 基站子系统3.2.2 移动终端子系统3.2.3 网络子系统4、信号传输4.1 基站到移动终端信号传输 4.1.1 正交码通信4.1.2 传输通道4.2 移动终端到基站信号传输 4.2.1 功率控制4.2.2 多路径干扰消除 4.3 数据传输4.3.1 帧结构4.3.2 数据传输方式5、信道管理5.1 系统分配5.2 寻呼过程5.3 呼叫建立5.4 呼叫维护6、安全与隐私6.1 认证6.2 加密算法6.3 位置跟踪7、系统扩展性7.1 容量扩展7.2 频谱效率7.3 数据速率提升8、系统优化与改进8.1 系统性能优化策略8.2 接入网优化8.3 覆盖范围优化以上是IS-95 CDMA移动通信系统的主要内容。
该系统在移动通信领域有着广泛应用，具有较高的容量和性能优势。
希望本文档能够帮助读者深入了解IS-95 CDMA移动通信系统的原理和技术。
附件：1、IS-95 CDMA移动通信系统架构图2、IS-95 CDMA移动通信系统信号传输流程图3、IS-95 CDMA移动通信系统数据传输流程图法律名词及注释：1、CDMA（Code Division Multiple Access）：码分多址，一种数字通信技术，允许多个用户在同一个频带上进行并行通信。
2、基站（Base Station）：移动通信系统中的固定站点，负责与移动终端进行信号交互。
IS-95CDMA移动通信系统讲解
数据帧长
正交扩频
20ms
64进制WALSH码
PN序列周期 242-1 chips and 215 -1chips 扩频解调门限 7dB(Pe=10-4)
1 9
码字
码字能干什么？ 有这么一组码：有一定的互相关性，一定的自相关性，具有逼近白噪声 的统计特性，它们能用来做什么？ 地址码 区分不同用户，不同的信道，不同的基站 特殊用途
（3）基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为 可能，从而使手机从只能打电话和发送短信息等狭窄的服务中 走向宽带多媒体应用。 （ 4 ） GSM 系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为 9dB左右，CDMA系统通常要解扩后信号的值为7dB左右。
1
7
IS-95空口参务信道：业务通信
反向传输的信道特征 n个接入信道：n=32×寻呼道数
55个反向业务信道：业务通信
1
1
12
8.3 无线链路 一、信道组成
物理信道：每个载频在一个小区内以64个Walsh码区分信道。 一个载频包含64个逻辑信道，占用带宽1.25MHz。
导频信道 同步信道
寻呼信道
正向业务信道
前向CDMA信道
反向CDMA信道
基站
反向业务信道
接入信道
MS
13
1
一、信道组成
正向传输的信道特征 1个导频信道：移动台定时获取、载波提取、越区切换 1个同步信道：同步调整 7个寻呼信道：寻呼移动台和发出其他指令
数字移动通信
第八章
IS-95 CDMA移动通信系统
1
1
8.1 发展过程 8.2 IS-95 CDMA系统 8.3 无线链路 8.4 功率控制 8.5 软切换
[工学]移动通信第四章抗衰落技术详细
![[工学]移动通信第四章抗衰落技术详细](https://img.taocdn.com/s3/m/549e5f104b73f242326c5f1e.png)
技术： －－如何获得独立多径信号 －－如何合并获得独立多径信号
本质： －－对同一信号在不同空间/频率/极化/时间的过 取样
6
4.1 分集接收
分集的两重含义 一是分散传输，是接收端能获得多个统计独立的、携 带同一信息的衰落信号；二是集中处理，接收机将收 到的多个统计独立的衰落信号进行合并以降低衰落的 影响。
（2,1,4）卷积编码。 卷积码在CDMA/IS-95系统也得到广泛应用。 例如 在前向和反向信道，系统都使用了约束长 度K=9的编码器。
利用天线阵的波束赋性产生多 个独立的波束并自适应的调整 波束方向来跟踪每一个用户
形成方向图在不同的方向上给 予不同的增益,可以提高接收 信号的信噪比,从而提高系统 的容量
可以将频率相近但空间可分离 的信号分离开
15
分集技术
4.1 分集接收
智能天线
提高SINR改善通信质量 增加系统容量提高用户数量 提高频谱利用率 扩大通信覆盖区域 降低基站发射功率 自动跟踪用户信号位置定位 减小用户发射功率提高电池寿命
最大信噪比准则等。
21
4.1 分集接收
从分集信号中以什么方式作为输出？
M
S(t) msm (t) m1
选择式合并：选择最好的支路作为输出， 其它支路丢弃。
等增益合并：调整各个支路的相位，使之 同相，然后进行等增益相加。
最大比合并：调整各个支路的相位，使之 同相，然后按照各个支路的信噪比数值进 行加权相加。
如果S=0,则R是一个码字；若S 0,则传输一定有错。
由于 S RHT (C e)HT CHT eHT eHT
可见伴随式仅与错误图样有关，与发送的具体码字 无关；(n , k)线性码对接收码字的译码步骤如下： ① 计算伴随式 ST=HRT ; ② 根据伴随式捡出错误图样e； ③ 计算发送码字的估值 Cˆ R e
《现代无线通信》数学大纲
《现代无线通信》数学大纲一、课程名称:现代无线通信(Modern Wireless Communications)二、学时学分:"32学时，2学分三、授课对象电信系硕士研究生四、先修课程:通信电子线路、锁相技术、通信原理、现代通信网五、教学目的:使学生掌握现代无线通信的基本原理、基本技术，了解几种当前广泛应用的典型的无线通信系统。
六、主要内容、基本要求及学时分配:第一章概论(4学时)1. 主要内容•通信及无线通信的发展趋势、无线通信系统的分类•移动通信概述（移动通信的主要特点、移动通信系统的分类、移动通信的演进及未来发展趋势、移动通信系统举例）2. 基本要求•掌握无线通信的发展趋势及无线系统的分类•了解移动通信的主要特点、移动通信系统的分类、移动通信的演进及未来发展趋势第二章蜂窝移动通信系统设计基础（6学时）1. 主要内容•蜂窝覆盖系统介绍•六角形蜂窝覆盖几何学•同频道干扰及信干比•多信道共用及服务质量等级（GOS）•增加蜂窝系统容量的方法（小区分裂、扇区化）•信道分配策略及切换策略•蜂窝覆盖规划2. 基本要求•掌握蜂窝规划的计算方法•掌握多信道共用及服务质量等级的计算方法•了解增加蜂窝系统容量的方法•了解信道分配策略及切换策略第三章无线信道中的电波传播（6学时）1. 主要内容•无线信道的特征•信号经过无线信道传输后的特征•路径损耗定义及大尺度路径损耗模型（室外路径损耗模型、室内路径损耗模型、无线信号穿透建筑物的损耗）•无线信道的冲击响应模型(无线信道的等效复基带冲击响应,无线信道的多经及测量，无线信道的多普勒频移，无线信道的仿真)2. 基本要求•掌握无线信道的特征•掌握信号经过无线信道传输后的特征•掌握在不同情况下用大尺度路径损耗模型计算路径损耗•掌握无线信道的冲击响应模型的应用方法第四章无线通信中使用的一些技术（4学时）1. 主要内容•扩频调制•均衡•分集•Rake接收机•多址接入•OFDM调制2. 基本要求•了解扩频调制技术•了解均衡技术•了解分集技术•了解Rake接收机•了解多址接入技术•了解OFDM调制技术第五章无线网络（2学时）1. 主要内容•公用固定电话网络PSTN•无线本地环路•无线网络的发展•信令及智能网2. 基本要求•掌握PDH和SDH的复用中的接口数据传输速率•了解公用固定电话网络PSTN•了解无线本地环路•了解无线网络的发展•了解信令及智能网第五章 GSM数字蜂窝网（2学时）1. 主要内容•GSM及其业务介绍•GSM网络结构•GSM无线接口•GSM的安全机制•GSM的发展――GPRS•GSM的号码系统2. 基本要求•了解GSM网络结构•了解GSM无线接口•了解GSM的安全机制•了解GSM的发展――GPRS•了解GSM的号码系统第六章 CDMA数字蜂窝移动通信系统（2 学时）1. 主要内容•CDMA基本概念•CDMA的容量•IS-95的主要参数和信道结构2. 基本要求•了解CDMA基本原理及提高系统容量的机理•掌握CDMA容量的计算方法•了解IS－95CDMA的主要参数和信道结构。
毕业设计9IS-95移动通信系统研究与反向传输电路的仿真毕业论文
前向链路信道包括一个导频信道、一个同步信道、最多7个寻呼信道，以及许多前向业务信道。每一个前向业务信道包括一个前向基本编码信道，还可以包括1到7个前向辅助编码信道。每个信道的信息通过适当的Walsh函数调制，然后以固定码片速率1.2288Mcps，用PN序列正交对进行调制。导频信道始终是安排在编号为0的编码信道。如果存在同步信道，则一般为编号32的编码信道。无论什么时候，寻呼信道总是依次安排在编号1到编号7的编码信道，剩余的编码信道由前向业务信道使用。导频信道用于发射导频信号，导频信号用于解调过程。同步信道在时间上与它的基站导频信道相关，移动台在同步信道中找到与这个特定基站相关的信息。寻呼信道提供给移动台系统信息和指令，另外在移动台接入信道发出接入请求之后对信息进行确认。业务信道发送业务信息。
IS-95A CDMA移动通信基站子系统2
IS-95A CDMA移动通信基站子系统<2>IS-95A CDMA移动通信基站子系统<2>（3）软切换软切换是CDMA移动通信系统所特有的，其基本原理如下，当移动台处于同一个BSC 控制下的相邻BTS 之间区域时，移动台在维持与源BTS无线连接同时，又与目标BTS建立无线连接，之后再释放与源BTS的无线连接。
发生在同一个BSC控制下的同一个BTS间的不同扇区间的软切换又称为更软切换。
在CDMA数字移动系统中，切换的标准主要为导频信号的强度，导频信号强度为接收到的导频能量与全部接收到的能量的比值。
导频信号是每个基站连续发射的未经调制的、直接序列扩频的信号，它主要用于使所有在基站覆盖区中工作的移动台进行同步和切换。
基站利用一周期为2（15次方）=32 768的最大长度伪随机序列（PN）的时间偏置来标识每个前向CDMA信道（由基站到移动台），此序列PN也称为导频序列。
不同前向信道使用不同相位的m序列进行调制，其相位至少相差64bit，因此导频PN序列可使用的相位为512个。
在CDMA系统中所有CDMA小区都采用同一个频率，移动台根据接收到的基站导频信号的不同偏置来区分各个基站。
每个小区的导频要与其同一CDMA信道中的正向业务信道相配合才有效，当移动台检测到一个足够强度的导频而它未与任何一正向业务信道相配合时，就向基站发送一导频强度测量报告，基站根据此报告决定是否切换。
在CDMA 的切换技术中一个显著的优点是可以使用软切换。
所谓软切换是指当移动台需要跟一个新的基站通信时，并不先中断与原先基站的联系。
由于CDMA系统中移动台独特的RAKE接收机可以同时接收两个或两个以上基站发来的信号，从而保证了CDMA系统能够实现软切换。
软切换引入大大地改善了切换的性能，消除了切换过程中通信的中断、小区边界处的“乒乓效应”以及切换引入的噪声。
尽管软切换对前向链路的容量有一定的影响，但在切换区域由于需要，两个前向业务信道为一个移动台使用，所以理论分析前向链路的容量损失相对于语音激活因子3／8或1／2分别为0.2％或0.1％，而这点损失对整个系统不会产生什么影响。
移动通信第8讲IS95
移动通信---第八讲
码分多址的移动通信系统 （一）
－－IS95窄带CDMA系统
内容
IS－95系统概述
码分多址的特征 CDMA蜂窝通信系统的多址干扰和功率控制 IS-95 CDMA蜂窝系统的工作频率 IS-95 CDMA蜂窝通信系统的时间基准 IS-95 CDMA蜂窝系统的话音编码
（ 828.57MHz ） 、 78 号 （ 827.34MHz ） 和 37 号
（826.11MHz）。共有7 个可用CDMA 频道。
95
������ B 频段的基本频道为AMPS 的384 号频道 （ 836.52MHz ） ， 第 二 CDMA 频 道 为 425 号 （837.75MHz）。
2019 年CDMA 在日本和美国形成增长的高 峰期，全球的增长率高达250%，用户已达 2000 万。
CDMA 的发展历史3
南美洲的巴西等国和越南已开通CDMA网；韩 国已开通cdma2000-1x 和HDR 商用网。全 球CDMA 用户已超过1.5 亿。
中国CDMA 的发展并不迟，也有长期军用研 究的技术积累，93 年国家863 计划已开展 CDMA 蜂窝技术研究。94 年Qualcomm 首先 在天津建技术试验网。2019 年具有14 万容量 的长城CDMA 商用试验网在北京、广州、上海、 西安建成，并开始小部份商用。迄今，中国联 通已在全国250 多个城市正式开通了商用 IS95A CDMA 网，并开始向cdma2000-1x 升级，到2019年用户数达到5000 万。
IS-95B 是为IS-95 成为宽带系统而写。允许8 个业务信道组合在一起，其数传速率将取决于使用 的信道数。支持高级的数据接入协议，如TCP 和 ADSL 等，为Internet 的接入提供高速、灵活、 方便的服务。IS-95B 的硬件网络将是全透明的。
第四章 第二代移动通信系统
第四章第二代移动通信系统自上世纪90年代以来，以数字技术为主体的第二代移动通信系统得到了极大的发展，短短的十年，其用户就超过了十亿。
在中国，以GSM为主，IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间，就发展了近2.8亿用户，并超过固定电话用户数，成为世界上最大的移动经营网络。
任何一类数字式语音信号在无线环境中传播存在三个挑战:1.选择低速率编码方式, 以适应有限带宽的要求;2.选择有效的编码方式降低误码率, 以适应恶劣的传播环境;3.选择有效的调制方式和平滑的包络特性, 以减少杂散辐射.下面，我们将概述GSM和CDMA系统的特性、信令、系统制式等方面的知识。
第一节第二代数字移动通信系统的特性一、时分多址（TDMA）系统特性GSM系统采用时分多址（TDMA）技术，这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵，而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点，在基站系统的控制和分配下，可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。
TDMA系统具有如下特性：1）每载波多路。
TDMA系统是一个时分复用系统，如GSM数字系统中每载波含8个时隙，即8个业务信道。
随着技术的发展，半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。
2）突发脉冲序列传输。
移动台信号功率的发射是不连续的，仅在规定的时隙内发射脉冲序列；或者说，在任何给定的瞬间，占有同一载频而进行通话中的移动台仅有一台在发射信号。
3）传输速率和自适应均衡。
TDMA系统中，如果每载波含有的时隙多，则频率间隔宽，传输速率高。
当码元持续时间与时延扩展量相当时，务必采用自适应均衡技术。
例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时，二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7μs。
而城市移动通信的时延扩展通常是3μs，郊区为0.3μs。
随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量，因此在GSM系统中采用了自适应均衡器，以获得16μs的抗时延扩展能力。
4）传输开销大。
TDMA系统分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。
第四章 IS-95移动通信系统
2.瑞克（ RAKE ）技术
• 在移动通信中，多径传播往往会产生有害的多径干 扰。但在扩频通信系统中可以对这些多径信号进行 分离和合并，以改善系统的性能。具有这种功能的 接收机称为RAKE接收机。 RAKE接收机包含多个相关器，每一相关器接收一个多径信号， 多径信号被相关器解扩后，可按最大比组合在一起。 接收到的多径信号 的衰落是独立的， 经分集后，系统的 性能可得到改善。 CDMA系统的话音 质量优于TDMA系 统，通话时不易掉 话。
CDMA系统具有扩频的优点 • CDMA 蜂窝系统以扩频技术为基础，因而它具有扩频通信系统 所固有的优点，如抗干扰、抗多径衰落等。 • CDMA 具有天然的保密性。 CDMA 系统采用的扩频地址码一般 是长周期码，且有三重处理。接收时，需接收方的本地相关码与 发端的扩频码同步，且必须完全相同，这就使CDMA系统比一般 系统安全，窃听者必须要先破译和产生相关的本地码，这是十分 困难的。 • CDMA信号在空中传播时，由于扩展了频谱，使空中的信号功率 谱密度低，这样造成的电磁污染小，对使用者人体和其它电子设 备的影响小。有时人们称CDMA手机为“绿色手机”。
4.软切换技术
GSM和AMPS系统采用“先中断再连接”的硬切换方
式
进行越区切换：手机识别目标BTS扇区并向BSC报告； 在与BTS2建立连接之前，先断开与BTS1的连接。 CDMA采用“先连接再中断”的软切换方式进行越区切换：手机 识别目标BTS扇区并向BSC报告；在与BTS2建立连接之后，再断 开与BTS1的连接。 软切换的机理是：在CDMA系统中，其相邻小区工作频率采用同一 频率，只是扩频地址码不一样。移动台在运动的工作状态下，对 邻近基站发出的同一工作频率的导频信号不断地进行测量，而且 把检测到的导频信号根据强弱进行分类、登录，并动态进行调整， 根据通信环境的变化，作出可靠的切换判决，同时，把测量结果 通知基站，作为切换的判决依据。在老的连接中断之前，新的连 接已经建立。 软切换涉及导频搜索、导频强度测量、切换过程的导频变换技术。 主要优点：改善话音质量；降低掉话率。
移动改变生活--5G前世今生知到章节答案智慧树2023年哈尔滨工业大学
移动改变生活--5G前世今生知到章节测试答案智慧树2023年最新哈尔滨工业大学绪论单元测试1.本门课程除了课程简介外，一共分为7章。
参考答案:对第一章测试1.传统移动通信网络和现代移动通信网络的区别在于是否使用电或者电磁波作为通信的载体。
（）参考答案:对2.以下哪些系统使用的是CDMA这种多址接入方式？（）参考答案:TD-SCDMA;IS-95;WCDMA3.以下哪些3GPP的标准版本属于5G标准的范畴？（）R15;R164.5G有三个典型的应用场景，它们分别是什么？（）参考答案:mMTC;eMBB;uRLLC5.中国移动于2013年12月正式商用TD-LTE，2015年2月工信部向联通和电信颁发了第二张4G业务牌照（LTE FDD），为何两者不是同时颁发？（）参考答案:两种技术体制研发和产业化进度基本一致，但按照规划先商用TD-LTE第二章测试1.5G网络中，下行用户体验速率达到100Mbps是以下哪种场景的需求？（）参考答案:eMBB2.蜂窝移动通信系统中，用于区分系统中不同用户的技术是哪一种？（）参考答案:3.3G系统中采用的语音编解码技术称之为AMR，那么这种技术属于以下哪类技术呢？（）参考答案:信源编码技术4.自适应编码调制是现代蜂窝移动通信系统常用的技术手段之一，该技术能够根据信道条件的变化来自适应地选择发射端的调制方式和信道编码的码率，那么你觉得以下哪些说法是正确的呢？（）参考答案:在信噪比比较高的时候尽量采用高阶调制;在信噪比比较高的时候尽量采用高码率的信道编码5.根据香农公式，随着发射功率的增大，信道容量一般会呈现出什么趋势？（）参考答案:增大第三章测试1.当发射功率恒定，用户固定不动时，哪种衰落影响因素可能会导致接收信号的变化？（）参考答案:多径衰落2.若只考虑自由空间传输损耗，则当工作频率为2GHz，接收机距离发射机的距离为1km时，自由空间传输损耗的大小是多少？（）参考答案:98.45dB3.对于20W的功率，当其用dBm的形式表示时，数值应该是43dBm。
移动通信第四章现代移动通信的关键技术下
2010年12月27日
Mobile Communication
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4.5.3.3 单信道跳频调制原理框图
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Mobile Communication
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4.5.3.4 单信道跳频解调原理框图
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Mobile Communication
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4.5.3.5 跳频调制系统抗干扰原理
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4.4.3.1 分集合并技术
合并信号的表达式信号 信号合并准则 l =1 最大信噪比准则 眼图最大张开度准则 误字率最小准则 信号1 分类： 选择性合并 (Selective Combining) 等增益合并 (Equal-Gain Combining) 最大比合并 (maximal Ratio Combining)
d/f /t/p
2010年12月27日
Mobile Communication
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4.4.2.1 时间分集技术
信号强度
多径的每一径时延不 同，进行多径分离合 并---RAKE接收机
时间
t0
t1t2 t3...
信号强度
重发时间大于信道的 相关时间 --- ARQ 技术 用信道相关时间设计 交织编码的深度。
包络检波
x2 ( t )
包络检波
• • •
合并
x L( t )
匹配滤波 (SL(t))
包络检波
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Mobile Communication
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4.4.5 交织编码技术（隐分集） 目的：把一个较长的突发差错离散成随随机差 错，再利用纠正随机差错的编码技术消除随机误 差 原因：深度衰落，较长时间人为干扰，大自然突 发噪声 写出 交织器结构： 交织深度 交织深度越大， 抗突发差错能力越强
is-95系统
IS-95
• 将25MHz频段再划分成 个基本频段（A，B） 频段再划分成2个基本频段（ ， ） 频段再划分成 个基本频段 个扩展频段（ 注意： 和3个扩展频段（A’ ，B’ ，A’’ ）。注意：每个 个扩展频段 波道都有一对工作频率。 波道都有一对工作频率。 – 基本频段 ：10MHz，波道号 －333 基本频段A： ，波道号1－ – 基本频道 ：10MHz，波道道号 基本频道B： ，波道道号334－666 － – 扩展频段 ’：1.5MHz，波道号 扩展频段A ，波道号667－716 － – 扩展频段 ’：2.5MHz，波道号 扩展频段B ，波道号717－799 － – 扩展频段 ’’：1MHz，波道号 扩展频段A ，波道号991－1023。 － 。
IS-95
目前全球约有97个国家 多家运营商正在使用 多家运营商正在使用CDMA网络， 网络， 目前全球约有 个国家200多家运营商正在使用 个国家 网络 其中219 个CDMA20001X商用网络、 64 个CDMA2000 1XEV其中 商用网络、 商用网络 DO Rev.0 商用网络和 个CDMA2000 1XEV-DO Rev.A 商用网 商用网络和9 作为主要移动通信网络的包括北美、 络。CDMA作为主要移动通信网络的包括北美、亚太、澳大 作为主要移动通信网络的包括北美 亚太、 利亚等国家和地区以及南美洲的一些地区。 利亚等国家和地区以及南美洲的一些地区。到2007年9月， 年 月 CDMA用户已超 亿，其中 用户已超4亿 其中DO用户达 用户达6504万。 用户已超 用户达 万
IS-95
时间同步
• IS-95系统的每个基站要有一个与GPS时间信号保 IS-95系统的每个基站要有一个与GPS时间信号保 系统的每个基站要有一个与GPS 持同步的时钟。 持同步的时钟。 • GPS计时的开始时间是：1980年6月6日0时0分0秒。 GPS计时的开始时间是：1980年 计时的开始时间是 基站利用PN码和此时间进行校准。 PN码和此时间进行校准 基站利用PN码和此时间进行校准。 • 同一个蜂窝服务区的几个基站，其时间基准是相 同一个蜂窝服务区的几个基站， 互同步的，并且都同步于GPS GPS。 互同步的，并且都同步于GPS。 • 由于移动台和基站之间的距离远近不同，移动台 由于移动台和基站之间的距离远近不同， 接收的时间基准， 接收的时间基准，以及移动台返回基站的时间基 准都会有延时。 准都会有延时。
电信业务基础知识(第四章)移动通信业务(四)
BTS A
BTS B
先接续再中断
软切换，不同分支信号在BSC进行合并
CDMA切换
其它无线系统
• 小区/扇区切换采用硬切换 - 切换是先中断再接续 - 容易产生掉话
CDMA • 小区/扇区切换采用软/更软切换
- 切换是先接续再中断 - 服务质量高，有效减低掉话
Cell Site
B
MAKE
AMPS GSM
Transmission Medium
多址技术的分类
信道：在传输媒介上为每个用户单独分配的，专用的一个通道；
1 3 21
Time
30 kHz
Time
30 kHz
FDMA
Frequency
TDMA
Frequency
Time
1.23 MHz
DSC-DCMDAMA
Frequency
CDMA与TDMA区别
2.5G-2.7G移动通信技术与应用 GPRS---通用分组无线业务
数据速率最高可达171kbit/s
EDGE全球演进式数据速率增强技术
2.75G的速度较2.5G又增快许多(384kbps)
● 天气 ● 移动银行 ● 证券
● 交通
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第三代移动通信（3G）
• 第三代移动通信称为：IMT-2000；简称3G
TDMA
CDMA
想一想：
多选：CDMA主要是通过哪两项技术来实现信
号传递的？ A. 直接扩频 B. 地址码 C. 切换 D. 时分复用
想一想：
多选：CDMA主要是通过哪两项技术来实现信 号传递的？ A. 直接扩频 B. 地址码 C. 切换 D. 时分复用
答案：AB
CDMA技术标准演进路线
移动通信系统的基本概述(
第一章 移动通信概述
1.1 移动通信的发展 1.2 移动通信的特点及组成 1.3 移动通信的分类 1.4 移动通信的工作方式
1.5 移动通信中的多址技术 1.6 移动通信的编码与调制技术
1
什么是移动通信
移动通信——“动中通”
通信双方或至少其中一方在移动环境下进行 信息传递的通信方式，包括移动体之间或移动 体与固定体之间的通信。
中国移动通信发展历程－－大陆无线寻呼
中国移动通信发展历程－－蜂窝移动电话
中国移动通信发展历程－－模拟与数字移动电话
指数型增长，跳跃式前进，跨越式发展
据统计，我国从1987年开通移动电话业务到1997年用户达 到1000万户，用了整整10年的时间。而从1000万户增长到 2001年的1亿户，只用了不到4年的时间。此后，2002年11 月，移动电话用户总数达到2亿；2004年5月，达到3亿； 2006年2月，达到4亿。今天的中国，移动电话用户已经超 过4.87亿户，成为全球移动电话用户最多的国家，同时也 是GSM和CDMA网络容量全球最大的国家。20年，6.3亿秒， 平均每1.2秒就增加一个新用户。
第三代移动通信系统
具有全球标准 使用全球公共频带 具有全球使用的小型终端 具有全球漫游能力 从媒体（Media）→多媒体（Multi-media） 微蜂窝结构 提高改良的频率使用效率 具有易于向下一代系统发展的灵活性 具有高速的分级数据速率 在固定位置环境下能达到2Mbps 对步行用户能达到384kbps 对车载用户能达到144kbps
2000s，第三代移动通信系统，欧洲、日本的WCDMA ， 北美的CDMA-2000 ，中国的TD-SCDMA
第一代移动通信系统特点
系统间没有公共接口。 无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承 载业务很难开展。 频率利用率低，无法适应大容量的要求。 安全性差，易于被窃听，易做“假机”。
IS95 介绍续
接入信道 信息比特 88 bit/帧
增加8比特 编码器尾
卷积编码 （1/3，9）
符号重复
方阵交织
64元 正交调制
4.8 ksps (307.2 kcps) I 路序列 1.2288 Mcps +
反向业务信道的帧结构
• 每个9600bps的帧都包含192个比特，其中包含172个信息 比特，紧随着的是12个比特的传输帧质量指示（CRC校验 位），最后是8个比特的编码器尾。 • 每个4800bps的帧都包含96个比特，其中包含80个信息比 特，紧随着的时8个比特的传输帧质量指示（CRC校验位 ），最后是8个比特的编码器尾。 • 每个2400bps的帧都包含48个比特，其中包含40个信息比 特，后边是8个比特的编码器尾。 • 每个1200bps的帧都包含24个比特，其中包含16个信息比 特，后边是8个比特的编码器尾
具体的说，在（0，fp）区间，频响应该限于 ±δ1 内；在（fs，∝）区间，频 响应该低于-δ2。而上述参数分别为：δ1=1.5dB，δ2=40dB，fp=590kHz， fs=740kHz
速率和导通
• 在发送之前，交织器输出的数据流将被按时间进行适当的过滤（采用 导通和阻塞），以便对其中一些进行发送，而删除其余的。过滤后的 数据流占空比根据发送数据速率不同而不同：例如，对于发送数据速 率9600bps的帧，所有的交织码符号都不被滤除；而对于4800bps的 帧，将有一半的符号将被滤除。 • 具体的做法如下：首先将20ms的帧等分成16段，每段叫做一个功率控 制组。对于这16个功率控制组，只对其中一部分导通（发送），而其 他的则阻塞（不发送）。 • 具体采用什么策略选取哪一些组导通，就是下文的突发数据随机化算 法。也就是说：采取伪随机的方式选择导通功率控制组在帧中的位置 。这种算法保证进行码符号重复处理前的每一个码元都正好被传输依 次。 • 在阻塞期间，移动站应该遵照前文功率控制（见6.1.2.2.2）中的要求 ，以减少对同信道内的其他移动站的干扰。 • 对于接入信道，由于重复的码符号都需要发送，所以，不进行任何的 过滤和伪随机化
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2.瑞克（ RAKE ）技术
• 在移动通信中，多径传播往往会产生有害的多径干 扰。但在扩频通信系统中可以对这些多径信号进行 分离和合并，以改善系统的性能。具有这种功能的 接收机称为RAKE接收机。 RAKE接收机包含多个相关器，每一相关器接收一个多径信号， 多径信号被相关器解扩后，可按最大比组合在一起。 接收到的多径信号 的衰落是独立的， 经分集后，系统的 性能可得到改善。 CDMA系统的话音 质量优于TDMA系 统，通话时不易掉 话。
CDMA系统中RAKE接收机的基本原理
假设有多条路径，路径具有不同的时延t1、t2tN， 以及不同的衰落因子a1、a2 aN。RAKE接收机设计成 三个支路对应三条路径的多径分量。对每一支路，接收信号分别 与一个对应时延t的扩频码相关，信号经解扩后加权再组合，从 而达到分集接收的目的。 • 对多径参数的检测与测量是由“搜索接收机”完成的，采用的是 确定哪些径存在并对它们处理的方法。 • IS-95系统中的RAKE， 相关器 1 基站4路， 移动台3路. 合并 相关器 2 • PN码片速率为1.2288MHz， 最小可分辨多径间隔为 相关器 3 6 -1 -9 (1.228810 ) =81410 =0.814s。 搜索器
•在IS-95 CDMA系统中，采用了8kbs和13kbs的 变速率声码器技术。
• 在8kbs码激励线性预测(QCELP)声码器中，采用了4种码率的 传输速率，即 8、 4、 2、 1 kb/s， 可以 9.6 kb/s 、 4.8 kb/s 、 2.4 kb/s 、 1.2 kb/s的信道速率分别传输。 • 根据话音信号激活程度，声码器设了三个门限来变换声码器速 率，三个门限由前一帧话音自相关函数和前一帧噪声电平决定， 每帧更新一次（20ms）。 • 若话音帧自相关函数：大于三个门限，选择全速率（ 9.6kbs ）； 大于二个门限，选择半速率（ 4.8kbs ）；仅大于一个门限，选 择 1/4 速 率 （ 2.4kbs ） ； 小 于 所 有 三 个 门 限 ， 选 择 1/8 速 率 （1.2kbs）；当不讲话时，用1.2kbs速率，只传背景噪声。
第四章 IS--95系统
（书8.1--5） • 4.1 概述 • 4.2 无线信道 • 4.3 信号处理过程
• 4.4 系统控制过程
4.1 概述
• 1988年美国Qualcomm（高通）公司提出将CDMA技术用于 蜂窝移动电话。 • 1993年美国TIA（美国通信工业协会 ）接受CDMA技术为北 美的标准，即：IS-95A。 • 1995年全球第一个商用IS-95A系统在香港建设。
CDMA系统软容量限制 • 由于 FDMA、 TDMA 的容量由频率和时隙所决定，容量是固定 值，当同时工作的用户数超过系统容量时，必会出现阻塞。 • CDMA蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道，用户信号的区 分只靠所用码型的不同，因此当蜂窝系统的负荷满载时，另外 增加少数用户，只会引起话音质量的轻微下降(或者说信干比稍 微降低)，而不会出现阻塞现象。 • 在业务高峰期间，可以稍微降低系统的误码性能，以适当增多 系统的用户数目，即在短时间内提供稍多的可用信道数。这就 是说CDMA蜂窝通信系统具有“软容量”特性，或者说“软过 载”特性。 • 这也增加了系统运行的灵活性。
IS-95蜂窝通信系统的关键技术和特点
1.码分多址技术
• 在IS-95系统中采用了三重码域的划分，即： 沃尔什码（扩频码），Wi(t)，i =1,2,…,64 短PN码（m= 215 - 1序列扰码）， SPNj(t), j=1,2,….,512，周期26.66ms 长PN码（m= 242 - 1序列扰码）， LPNk(t)，k=1,2,….，周期41.4天 • 这些码同时叠加在信息比特I(t)上，即： I(t) Wi(t) SPNj(t) LPNk(t) • 利用码的正交性，可以在接收端恢复出信息比特。
信道估计
3.话音激活与可变速率声码器
• 在典型的全双工通信中，每次通话的占空比小于35%。CDMA系 统在通话的停顿期间，降低信号传输速率，从而减轻对其它用户 的干扰。这即是CDMA系统中的话音激活技术。由于CDMA系 统的容量与所受干扰功率有关，降低用户间的干扰，则可增加系 统容量。 • 可变速率声码器的一个重要特点是使用适当的门限值来决定所需 速率，门限值随背景噪声电平的变化而变化，从而提高了话音的 质量，同时在低速率工作时又降低了信道间的干扰，提高了系统 的容量。
CDMA系统多址容量大
• CDMA系统是干扰受限的系统。在实际系统中，各地址码之间不 是完全正交，存在一定的互相关性，此互相关性导致的多址干扰 是影响CDMA多址能力的决定性因素。 • CDMA 采用多种手段使得多址干扰足够小，从而使 CDMA 的多 址能力比FDMA、TDMA更强，这些手段包括： 选择有良好的自相关性、互相关性的地址码； 采用信号处理的分集技术消除多址干扰； 使用功率控制克服远—近效应，使得系统用户以最小功率通信。 在蜂窝移动通信中，还采用语音激活技术、高效纠错码及 CDMA 扇形分区等技术，使整个 CDMA 通信系统的干扰减小， 容量增大。
CDMA系统具有扩频的优点 • CDMA 蜂窝系统以扩频技术为基础，因而它具有扩频通信系统 所固有的优点，如抗干扰、抗多径衰落等。 • CDMA 具有天然的保密性。 CDMA 系统采用的扩频地址码一般 是长周期码，且有三重处理。接收时，需接收方的本地相关码与 发端的扩频码同步，且必须完全相同，这就使CDMA系统比一般 系统安全，窃听者必须要先破译和产生相关的本地码，这是十分 困难的。 • CDMA信号在空中传播时，由于扩展了频谱，使空中的信号功率 谱密度低，这样造成的电磁污染小，对使用者人体和其它电子设 备的影响小。有时人们称CDMA手机为“绿色手机”。
• 1998年中国在北京、上海、西安开通CDMA网络。
• 2002年中国联通宣布在全国建宽带扩频蜂窝系统的移动台-基站 兼容标准。又称为：CDMA-95，QCDMA。
• IS-95标准是一个空中接口（CAI）标准，只提出信令协议和 数据结构的特点与限制，包括波形及数据序列的规定。 • 所谓“双模”，是指该系统可以兼容模拟及数字的操作，从 而容易实现模拟蜂窝系统和数字蜂窝系统之间的转换。 • IS-95标准的系统及网络结构与GSM类似。